被车用晶片荒吓到 电动车大竞赛从电池开跑
图/先探提供
经历车用晶片大缺货的惨痛教训，这回电动车厂积极卡位车用电池，而且相关供应链业者低调指出，车厂对于电池技术布局的深度与广度远超过想像，甚至在固态电池到氢能电池的领域，已经看到下一场新革命的开始。
今年以来，因晶圆代工产能不足导致车用晶片荒，已让欧美各国意识到供应链自主的重要性，有鉴于此，美国总统拜登二月二十四日签署了一份行政命令，表示将对关键产业供应链进行审查，厘清是否有过度依赖海外供应商的疑虑，尤其是中国，这当中就包含电动车电池。福特汽车执行长法利日前表示，「现在发生在台湾的晶片荒不能重演，我们需要在地制造的电动车锂电池。」
美国与欧盟会如此忧心不是没有理由的，因为作为下一个世代关键科技产品之一的电动车，势将带来新一波的产业革命与发展，尤其，在电动车系统中，电池因为决定了车子的效能、速度，甚至会连带影响充电、其他车用软体服务等，因此被称为是电动车的「心脏」。
然而，如此重要的心脏，目前供应链几乎集中在中国，据统计，全球锂电池高达七成以上为中国制造，反观美国则不及全球的十％，不仅如此，就连电池矿物和材料的精炼与生产，也多掌握在中国手中，专家指出，若继续维持此局面，中国将是美欧两强在发展电动车上致命的战略弱点。由此可见，电池无疑是未来新汽车竞赛中的关键战场。
具有能量密度高、使用寿命长、充放电速度快及体积小等优点的锂电池，是目前电动车中最普及的电池技术。锂电池是透过四大关键材料所组成，包括正极（阴极）、负极（阳极）、电解液与隔离膜；其中，正极材料为主要材料，占了电池成本高达五○％以上。深入来看，正极材料不仅作为电极材料参与电池中的电化学反应，也是电池中锂离子的主要来源，其活性与锂离子分布等指标是影响锂电池性能表现的最大关键；因此，正极材料的选用必须考量能量密度、功率密度、适用电压、与电解液之间的安定性、可逆的电化学反应等条件。
锂电池的正极材料繁多，大致上可分为镍钴锰（ＮＣＭ）、镍钴铝（ＮＣＡ）的三元材料，以及磷酸锂铁（ＬＦＰ）两大路线，为了制造更具优势的电池，各国与各厂商对正极材料的选择不尽相同，像是日本和韩国着重三元材料（ＮＣＭ），而中国则朝磷酸铁锂（ＬＦＰ）发展。不同材料有不同的优缺点，像是磷酸铁锂的特性在于寿命长、安全性高、成本低，但一大致命缺点是续航力低；而三元电池正好相反，拥有高出前者一半以上的能量密度，可跑得更远、加速更快，但寿命相对是前者约一半的使用期，且安全性较低、成本较高。
锂电池在业界屹立长达三○年，且过去十几年来技术已大幅度跃进，不只能量密度和寿命提高约十倍，据统计，从二○一二～二○年，平均成本已经下降逾八成，是市场上极具竞争力的能源元件；值得注意的是，虽然锂电池的成本不断降低，却依旧是电动车最大的成本来源，比重仍高达三到四成，再者，当前锂电池有着衰退以及充电效率无法提升的问题，且最大的隐忧还是在于安全性。
因为锂电池里头要有让锂离子能够于其中游走导电的液态电解液，电极浸于其中，并用隔离膜隔开，这种构造的问题在于，不断充放电循环之后，电解液体与固体的交界会发生结晶，导致电池效能下降，甚至可能因结晶刺破隔离膜，造成电池内部短路起火。（全文未完）
先探投资周刊2134期